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源于艺术,高于技术。

 

A类和无反馈

 

 

 

前言

       在发烧友中,有不少“土炮”朋友们为了Hi-Fi音响的完美无暇而埋头研究,连焊兼拆那一部又一部音质并不怎么样的后级,一时迷茫不已……

       作为一个焊机派发烧友,我也曾经历过这一忧心时刻,恨不得发誓再也不玩了,但股股浓浓的发烧热情灼着我那颗不灭的心,使我一往如前……

       经过大量的分析、研究和焊机,我终于焊出了平生最中意的后级——使用了纯A类工作方式和无反馈技术。我陶醉于这机器无渲染地输送出有如清新空气般舒畅的音乐中。

       从烟雨迷朦中走出,回首众多发烧友仍在苦苦求索,心中感慨万千,逐生揭示一念,希望对读者的Hi-Fi追求有所帮助。

A

       前年本人曾在国内某刊发表过一篇纯A类功放制作文章,受到了广大读者的厚爱,来信纷纷,但对于其工作原理,许多人还不甚明了,这次我在此分析一下。

       A类功率放大器工作时有较大集电极电流,静态工作点一般设计在最大工作流1/2处,因此只要接通电源,放大器就一直有功率消耗。在无输入信号时,电源供给的能量基本消耗在晶体管集电极上,转变成热能并通过散热器而损失;当输入信号后,晶体管将部分功率送至负载,驱动扬声器工作,此时管耗反而比无信号时小。由于纯A类功放工作于较大之静态电流,因此效率较低,并需要大型散热器甚至风扇来避免过负荷。(根据MOS-FET的温度特性,纯A类功放使用MOS-FET场效应管作输出极是较佳之选择。)

       OCL电路中,流过纯A类放大器的上下电流臂的电流有完整的正负波形,驱动扬声器的电流较大,较易推动“大食”音箱;ABB类放大器静态工作点较低,上下两电流臂交替工作,由于晶体管的Ib/Ic转移特性的非线性与交替工作的延迟等无法消除的原因,处于输出端负载上的合成波形产生了交越失真甚至开关失真。纯A类则避免了上述失真。

       A类放大器工作非常稳定,开机即处最大功耗,输入信号对它而言只是相对减少功耗。由于纯A类工作于较高偏压方式,其产生的谐波失真并不低。使用频谐分析仪测试时,发现了一个有趣的现象:纯A类放大器的偶次谐波较之B类大一些,而奇次谐波失真则反而减小了很多。(偶次谐波是音乐的八度倍频程谐波,相当于给音乐加上了和音,因此相当如耳;而奇次谐波是散乱不规则谐波,人耳对此很敏感,时间一长使人烦躁不安。)纯A类的这种偶次,奇次谐波分布比例与胆机极为相似,听感十分圆甜、悦耳和舒畅。

无反馈

        常闻一些发烧友议论某某放大器测试指标相当迷人,但主观聆听时的感受却有巨大的差别,对此甚为不解。

       最近音响界对由于扬声器的反电动势倒流而造成的假负反馈对放大器音质所造成的畸变失真,愈来愈重视了。下面的分析研究可以说回答了大部分发烧友始终被困扰的疑惑。

在极大多数的功率放大器设计中,均忽略了动态因素:当突发信号至负载扬声器后,扬声器纸盆运动并不能立即停止,而是有一段振幅衰减的振动,音圈在切割磁力线的同时产生了反电动势(产生TIM失真的重要原因之一)并进入负反馈网络,成为反馈信号的一部分。功率放大器原先的负反馈是为降低失真而设,如此而来,叠加了失真,在数码信号源重放的今天,被越来越认为不堪容忍。当一般放大器以纯电阻作假负载进行测定时,因无反电动势的影响,所以失真指标较为理想; 但以扬声器作负载时,表现出了与纯电阻负载时截然不同的失真数据。有的放大器接上扬声器后测得失真竟直超25%以上!与厂家提供的20Hz~20kHz 0.08%失真系数简直是天上人间,仔细一想也并不能说厂家指标有唬人之嫌,而是使用了假负载测定所至。可见,不少实际聆听效果与指标大异的现象并非无根可究。

目前,一般胆机热正在国内兴起,与晶体管功放失真指数相同而主观听音极佳无疑是它受到发烧友们宠爱的原因之一。分析这一现象并从中找出改善晶体管功率放大器的方法无疑是一个非常有趣的问题。

在真空管功放末级,扬声器是接在输出变压器次级侧,当扬声器出现反电动势时,由于次级直流阻抗相当低,因此就将其对地旁路了。负反馈端的反电动势极其微弱,对于反馈的影响变得无足轻重了。

在晶体管功放末级,扬声器是接于末级管发射极上,输出端内阻极低,对电源阻抗较高,反电动势逐通过反馈电阻进入反馈网络,产生的逆电压降经放大后,叠加于乐音功放上,这种新的再次失真功率输出造成了音色的畸变。

消除这种失真的方法是采用效果极佳的无反馈功率放大器线路,它可以有效地隔离末级对前级的影响;另外也阻止了由于大环路深度反馈而造成上升沿陡峭信号的延迟与消峰,进一步降低了TIM失真。

当使用无负反馈线路焊机时,要注意零件本身的失真和噪音等因素,它将直接影响到功放的音色与音质,因此元件选择至关重要,特别是有源器件。

理解与回顾

       如此看来,采用无反馈技术及纯甲类工作方式的功率放大器进一步消除了由各种内外因素引起的失真,这对于追求Hi-Fi原音的发烧友来说是否比用各种各样的外加招式来“消除”失真更好呢?天生丽质与脂肪重重哪个更靓,更有魅力呢?留意最新Hi-End级后级的设计思路后,相信发烧友们会有更深刻的认识。

       数日前,漫游广州的音响市场,发现有不少功率放大器使用了深度负反馈,企图靠反馈来掩饰对放大器本身粗制滥造的倾向十分严重,因为使用它后,可以以极低之成本来使功放指标十分“醒目”,可惜的是音质劣化严重。如何振兴中国之音响工业,特别是广东音响的发展趋向,变得越来越引人注目了。